Optika | Elektromagnetické pole , rovinné vlny , Maxwellove rovnice | prednáška 1

Zhrnutie prednášky

Prednáška z Optiky je úvodnou hodinou kurzu nadväzujúceho na predchádzajúci predmet elektromagnetizmu a predstavuje celkovú štruktúru semestra od rovinných elektromagnetických vĺn vo vákuu cez šírenie v materiálovom prostredí, odraz a lom na rozhraní, interferenciu, difrakciu a koherenciu až po geometrickú optiku a anizotropné či umelé materiály. Následne sa zopakúvajú štyri základné veličiny elektromagnetického poľa a ich fyzikálne jednotky a formulujú sa Maxwellove rovnice. Napokon sa rovnice zjednodušujú na prípad vákua bez voľných nábojov a prúdov, čím sa redukujú na dve neznáme funkcie E a H.

• Kurz nadväzuje na Maxwellove rovnice z predmetu EMO a vedie k odvodeniu vlnovej rovnice a rovinných elektromagnetických vĺn ako jej najjednoduchšieho riešenia
• Prehľad obsahu semestra: šírenie vĺn vo vákuu a v materiálovom prostredí, Snellov zákon, úplný odraz, Brewsterov uhol, tunelovanie elektromagnetických vĺn
• Ďalšie témy: interferencia, difrakcia a koherencia elektromagnetických vĺn, zdroje žiarenia, rozptyl a absorpcia, geometrická optika (zrkadlá, šošovky)
• Záverečné témy pri dostatku času: anizotropné materiály (dvojlom, optická aktivita) a umelé materiály ako metamateriály a fotonické kryštály
• Elektromagnetické pole opisujú štyri vektorové veličiny: intenzita elektrického poľa E (N/C, V/m), indukcia elektrického poľa D (C/m^2), indukcia magnetického poľa B (Tesla) a intenzita magnetického poľa H (A/m)
• Štyri Maxwellove rovnice: divergencia D rovná hustote voľného náboja rho, rotácia E rovná mínus časovej derivácii B, divergencia B rovná nule, rotácia H rovná hustote voľného prúdu J plus časová derivácia D
• Zjednodušenie na vákuum bez voľných nábojov (rho=0) a prúdov (J=0) s materiálovými vzťahmi D=epsilon0*E a B=mi0*H redukuje sústavu na dve neznáme funkcie E a H
• Výsledné homogénne Maxwellove rovnice vo vákuu majú lineárny charakter, čo umožňuje ich priame riešenie a vedie k rovinným elektromagnetickým vlnám

Zhrnutie pripravené s pomocou AI z prepisu videa.